Wie unterschiedliche Wellenlängen von UV-Licht das Kressewachstum beeinflussen
Die Fragestellung
Wenn Sie sich um Ihre Zimmerpflanzen sorgen, sollten Sie dieser Fragestellung mindestens so gründlich nachgehen, wie es in dieser Maturaarbeit getan wurde. Nun, vielleicht nicht ganz. Solange die Zimmerpflanze Ihrer Wahl nicht das Modell FEJKA von IKEA® ist, werden Sie sich jedoch wahrscheinlich mindestens einmal die Frage gestellt haben, wie es Ihren grünen Lieblingen erginge, glotzten sie die Sonne nicht täglich durch 1,5 cm Dreifachverglasung an, die jegliches UV-Licht absorbieren. Nun stellte ich mir in dieser Maturaarbeit nicht nur diese äusserst gewöhnliche Frage, sondern auch die, welche Wellenlänge an UV-Licht für das Wachstum einer Pflanze am förderlichsten sei. So lautet meine – dank der IB-Vorschriften unangenehm lange – Forschungsfrage wie folgt: «How does electromagnetic radiation in the range of 250 nm – 400 nm affect mass growth in grams in cress (Lepidium sativum) seedlings after a period of 4 days, measured using a centigram scale?», was frei übersetzt «Wie beeinflusst Licht im Bereich von 250 nm – 400 nm Wellenlänge das Massenwachstum von Kresse-Setzlingen während 4 Tagen?» heisst. In ähnlicher Form wurden zwei weitere Forschungsfragen formuliert, die nicht das Massenwachstum adressierten, sondern das Längenwachstum und das Verhältnis von Chlorophyll a zu Chlorophyll b.
Der Aufbau
Der Aufbau des Experiments war recht einfach. In einer grossen, länglichen, von innen ausgeschwärzten Holzkiste wurde auf der einen Seite eine Petrischale mit der Probe platziert, die aus einem Gramm Kressesamen in feuchtem Küchenpapier bestand. Darüber befand sich ein rotes Licht, das als Basis-Lichtquelle diente. Auf der anderen Seite wurde dann die Hochdruck-Quecksilberdampflampe platziert. Durch einen Spalt wurde Licht auf ein Prisma geworfen und aus dem gebrochenen Spektrum mithilfe eines weiteren Spaltes der Bereich an Wellenlängen extrahiert, der für das jeweilige Experiment gefragt war. Es wurden insgesamt sechs Experimente durchgeführt: eins im Dunklen, eins bei Tageslicht, eins nur unter dem Rotlicht und drei Experimente unter Rotlicht und drei je verschiedenen Wellenlängen von UV-Licht. Nach vier Tagen beziehungsweise exakt 96 Stunden war eine Probe dann bereit, ausgewertet zu werden.
Die Messungen
Um das Massenwachstum zu bestimmen, wurden die resultierenden Pflanzen als Ganzes zuerst fünf Tage lang getrocknet und dann gewogen. Die Länge der Pflanzen in einer Probe wurde als Durchschnitt von zehn zufällig ausgewählten Pflanzen direkt nach Beendigung eines Experiments bestimmt, wobei jeweils vom Wurzel- bis zum Blattansatz gemessen wurde. Für das Verhältnis von Chlorophyll a zu Chlorophyll b wurden separat fünf Samen wachsen gelassen und direkt nach Beendigung eines Experiments in Ethanol zermahlen, um das Chlorophyll herauszulösen. Die resultierende Lösung wurde mit einem Absorptions-Spektrophotometer ausgemessen und der Intensitätswert bei 470 nm durch den bei 430 nm dividiert. Bei diesem Verfahren wurde nicht auf das Verhältnis der Konzentrationen selbst zurückgerechnet, da das die Möglichkeiten dieser Methode übersteigt. Die resultierenden numerischen Werte können so auch nur untereinander verglichen werden und nicht durch andere Quellen verifiziert werden.
Die Resultate
Die Resultate dieser Messungen widersprachen allen Erwartungen, beeindruckten aber durch ihre Konsistenz. Vier der sechs Messungen endeten mit einer Masse von exakt 0,91 g, was der Annahme widerspricht, dass Kresse innert vier Tagen bereits Masse aufbaut. Die zwei anderen Messungen lagen ähnlich nahe an dem Wert von 0,91 g. Das Verhältnis von Chlorophyll a zu Chlorophyll b war gleichermassen konsistent. Nur das Längenwachstum sprach stark auf den Einfluss des UV-Lichts an. Es war klar zu erkennen, dass UV-Licht das Wachstum der Kresse stark reduzierte. Eine der Proben wies sogar ein geringeres Wachstum auf als die Probe, die im Tageslicht wuchs. Die in dieser Arbeit erhaltenen Resultate werden von einem wissenschaftlichen Artikel aus einer Zeitschrift über pflanzliche Physiologie bestätigt und von einer Arbeit zweier chinesischer Biologen widerlegt. In jeder der vorliegenden Arbeiten wurde jedoch nur mit einer einzigen Spezies experimentiert. So werden die hier gefundenen Resultate nicht widerlegt, es besteht nur keine Garantie, dass jede Spezies gleich reagiert.
Fazit
Was die in dieser Arbeit gefundenen Resultate für Ihre Zimmerpflanzen bedeuten, ist klar herauszulesen. Wollen Sie möglichst grosse Pflanzen, halten Sie diese lieber von UV-Licht fern. Da UV-Licht den Massenzuwachs allerdings nicht zu beeinflussen vermag, sollten Sie Ihren persönlichen Ansprüchen entsprechend möglicherweise anders entscheiden. Gedenken Sie beispielsweise, Ihre Zimmerpflanzen nach einiger Zeit zu verspeisen, könnte UV-Licht die geschmackliche und ästhetische Wirkung Ihrer Pflanze sublimieren. Sollte Ihre geliebte Zimmerpflanze jedoch keine Kresse oder eine der anderen Spezies sein, die bereits erforscht wurden, müssen Sie sich wohl oder übel selbst ans Experimentieren machen.
Luis Gördes
Maturaklasse 2024
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